Виртуальный физиологический человек - Virtual Physiological Human

В Виртуальный физиологический человек (VPH) - это европейская инициатива, которая фокусируется на методологической и технологической базе, которая, после ее создания, позволит проводить совместные исследования человеческого тела как единого сложная система.[1][2] Коллективная структура позволит обмениваться ресурсами и наблюдениями, сформированными учреждениями и организациями, создавая разрозненные, но интегрированные компьютерные модели механических, физических и биохимический функции живого человеческого организма.

VPH - это структура, которая должна быть описательной, интегративной и прогностической.[3][4][5][6] Clapworthy и другие. заявляют, что структура должна быть описательной, позволяя лабораторным и медицинским наблюдениям во всем мире «собирать, каталогизировать, организовывать, совместно использовать и комбинировать любым возможным способом».[5] Он должен быть интегративным, позволяя совместно анализировать эти наблюдения родственными специалистами с целью создания «системных гипотез».[5] Наконец, должно быть предсказательный путем поощрения взаимосвязей между расширяемыми и масштабируемыми моделями прогнозирования и «системными сетями, укрепляющими эти системные гипотезы», позволяя при этом сравнение с наблюдениями.[5]

Основу составляют большие коллекции анатомический, физиологический, и патологический данные, хранящиеся в цифровом формате, обычно с помощью прогнозного моделирования, разработанного на основе этих коллекций, и службами, предназначенными для поддержки исследователей в создании и поддержании этих моделей, а также в создании технологий для конечных пользователей, которые будут использоваться в клинической практике. Модели VPH направлены на интеграцию физиологических процессов в различных масштабах длины и времени (многомасштабное моделирование).[3] Эти модели позволяют комбинировать данные по пациентам с популяционными представлениями. Цель состоит в том, чтобы разработать системный подход, позволяющий избежать редукционист подход и стремится не разделять биологические системы каким-либо определенным образом по размерному масштабу (тело, орган, ткань, клетки, молекулы), научная дисциплина (биология, физиология, биофизика, биохимия, молекулярная биология, биоинженерия ) или анатомической подсистемы (сердечно-сосудистый, Опорно-двигательный аппарат, желудочно-кишечный тракт и т.д.).[5]

История

Первоначальные концепции, которые привели к инициативе Virtual Physiological Human, пришли из IUPS Physiome Project. Проект был запущен в 1997 году и представлял собой первую во всем мире попытку определить физиом путем разработки баз данных и моделей, которые облегчили понимание интегративной функции клеток, органов и организмов.[7] Проект был сосредоточен на компиляции и предоставлении центрального хранилища баз данных, которое бы связывало экспериментальную информацию и вычислительные модели из многих лабораторий в единую самосогласованную структуру.

После запуска Physiome Project появилось множество других всемирных инициатив слабосвязанных действий, все из которых были сосредоточены на разработке методов моделирования и симуляции патофизиологии человека. В 2005 году в рамках конференции по функциональной визуализации и моделированию сердца в Барселоне был проведен экспертный семинар по физиому, на котором был опубликован официальный документ.[8] озаглавленный Навстречу виртуальному физиологическому человеку: многоуровневое моделирование и симуляция анатомии и физиологии человека был представлен. Целью данного документа было составить четкий обзор текущей актуальной деятельности VPH, достичь консенсуса в отношении того, как они могут быть дополнены новыми инициативами для исследователей в ЕС, и определить возможные среднесрочные и долгосрочные исследовательские проблемы.

В 2006 году Европейская комиссия профинансировала мероприятие по координации и поддержке под названием ШАГ: структурирование EuroPhysiome. Консорциум STEP продвигал значительный процесс консенсуса, в котором приняли участие более 300 заинтересованных сторон, включая исследователей, отраслевых экспертов, политиков, клиницистов и т. Д. Главным результатом этого процесса стал буклет под названием Посев еврофизиома: дорожная карта к виртуальному физиологическому человеку.[6] Действие STEP и результирующая дорожная карта исследований сыграли важную роль в разработке концепции VHP и в инициировании гораздо более масштабного процесса, который включает значительное финансирование исследований, крупные совместные проекты и ряд связанных инициатив не только в Европе, но и в других странах. США, Япония и Китай.

VPH теперь является основной целью 7-й рамочной программы[9] из Европейская комиссия и направлена ​​на поддержку разработки компьютерных моделей для конкретных пациентов и их применения в персонализированной и прогнозирующей медицинской помощи.[10] Виртуальная физиологическая сеть передового опыта человека (VPH NoE) направлена ​​на объединение различных проектов VPH в рамках 7-й рамочной программы.

Цели инициативы

Проекты, связанные с VPH, получили существенное финансирование от Европейской комиссии для дальнейшего научного прогресса в этой области. Европейская комиссия настаивает на том, чтобы проекты, связанные с VPH, демонстрировали активное участие промышленности и четко указывали путь от фундаментальной науки к клинической практике.[5] Есть надежда, что в будущем VPH приведет к улучшению системы здравоохранения, которая будет иметь следующие преимущества:[6]

  • индивидуальные решения по уходу
  • снижение потребности в экспериментах на животных
  • более целостные подходы к медицине
  • профилактические подходы к лечению заболеваний

Решения по индивидуальному уходу - ключевая цель VPH с новыми средами моделирования для прогнозируемого индивидуализированного здравоохранения, чтобы привести к повышению безопасности пациентов и эффективности лекарств. Ожидается, что VPH также может привести к улучшению здравоохранения за счет лучшего понимания патофизиологических процессов.[3] Использование биомедицинских данных пациента для моделирования потенциальных методов лечения и результатов может предотвратить ненужное или неэффективное лечение пациента.[11] Использование in silico (с помощью компьютерного моделирования) моделирования и тестирования лекарств может также снизить потребность в экспериментах на животных.

Будущая цель состоит в том, что также будет существовать более целостный подход к медицине, в котором тело рассматривается как единая многоорганная система, а не как совокупность отдельных органов. Усовершенствованные интегративные инструменты должны еще больше помочь улучшить европейскую систему здравоохранения на нескольких различных уровнях, включая диагностику, лечение и уход за пациентами и, в частности, качество жизни.[6]

Проекты

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Clapworthy et al. 2007 г.
  2. ^ Согласно Дорожная карта исследования STEP В архиве 28 августа 2008 г. Wayback Machine
  3. ^ а б c Феннер Дж. У., Брук Б., Клэпворти Дж., Ковени П. В., Фейпель В., Грегерсен Х. и др. (2008). «EuroPhysiome, STEP и дорожная карта для виртуального физиологического человека». Философские труды Королевского общества A. 366 (1878): 2979–99. Bibcode:2008RSPTA.366.2979F. Дои:10.1098 / рста.2008.0089. PMID  18559316. S2CID  1211981.
  4. ^ Viceconti M, Taddei F, Van Sint Jan S, Leardini A, Cristofolini L, Stea S и др. (2008). «Мультимасштабное моделирование скелета для прогнозирования риска перелома». Clin Biomech (Бристоль, Эйвон). 23 (7): 845–52. Дои:10.1016 / j.clinbiomech.2008.01.009. PMID  18304710.
  5. ^ а б c d е ж Клэпворти Г, Вицеконти М, Ковени П.В., Кол П. (2008). «Виртуальный физиологический человек: создание основы для вычислительной биомедицины I. От редакции». Философские труды Королевского общества A. 366 (1878): 2975–8. Дои:10.1098 / rsta.2008.0103. PMID  18559315.
  6. ^ а б c d Дорожная карта исследования STEP В архиве 28 августа 2008 г. Wayback Machine
  7. ^ Хантер П.Дж., Борг Т.К. (2003). «Интеграция белков в органы: проект Physiome». Нат Рев Мол Cell Biol. 4 (3): 237–43. Дои:10.1038 / nrm1054. PMID  12612642. S2CID  25185270.
  8. ^ Ayache N, Boissel JP, Brunak S, Clapworthy G, Lonsdale G, Fingberg J, Frangi A, Deco G, Hunter P, Nielsen P, Halstead M, Hose R, Magnin I, Martin-Sanchez F, Sloot P, Kaandorp J, Хукстра А., Ван Синт Ян С., Висконти М. (ноябрь 2005 г.). «К виртуальному физиологическому человеку: многоуровневое моделирование и симуляция анатомии и физиологии человека» (PDF). под редакцией DG INFSO & DG JRC.
  9. ^ 7-я рамочная программа
  10. ^ Коль П., Благородный Д. (2009). «Системная биология и виртуальный физиологический человек». Мол Сист Биол. 5 (1): 292. Дои:10.1038 / msb.2009.51. ЧВК  2724980. PMID  19638973.
  11. ^ Садик С.К., Маццео, доктор медицины, Засада С.Дж., Манос С., Стойка I, Гейл К.В. и др. (2008). «Симуляция пациента как основа для принятия клинического решения». Философские труды Королевского общества A. 366 (1878): 3199–219. Bibcode:2008RSPTA.366.3199S. Дои:10.1098 / rsta.2008.0100. PMID  18573758. S2CID  1690327.
  12. ^ «ImmunoGrid - Европейский проект виртуальной иммунной системы человека». Европейская комиссия: CORDIS: Служба проектов и результатов. Получено 23 июля 2017.

Библиография

  • Клэпворти, Г., Коль, П., Грегерсон, Х., Томас, С., Висконти, М., Хосе, Д., Пинни, Д., Феннер, Дж., Маккормак, К., Лоуфорд, П., Ван Синт Ян С., Уотерс С. и Ковени П. 2007, «Цифровое моделирование человека: глобальное видение и европейская перспектива», «Цифровое моделирование человека: глобальное видение и европейская перспектива», Берлин: Springer, С. 549–558.
  • Хантер, П.Дж. 2006. Моделирование живых систем: проект IUPS / EMBS Physiome. Протоколы IEEE, 94, 678-991
  • Viceconti, М., Testi Д., Taddei Ф., Мартелли, S., Clapworthy, Г. Д., Ван Синт Ян С., 2006 Биомеханика Моделирование опорно-двигательного аппарата: состояние и ключевые вопросы. Труды IEEE 94 (4), 725-739.

внешняя ссылка